انکودر (Encoder) چیست؟ انواع، عملکرد و کاربردها

انکودر چیست؟ : آیا می‌دانید چگونه دستگاه‌های صنعتی موقعیت، سرعت و حرکت را با دقت بالا کنترل می‌کنند؟  راز این دقت شگفت‌انگیز در انکودر (Encoder) نهفته است. در این مقاله با عملکرد، انواع و کاربردهای انکودر آشنا شوید و ببینید چرا این قطعه کوچک، قلب تپنده‌ی اتوماسیون صنعتی است.

انکودر چیست ؟

انکودر (Encoder) یک حسگر الکترومکانیکی است که حرکت مکانیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این دستگاه مانند یک متر دیجیتال هوشمند عمل کرده و اطلاعاتی مثل موقعیت، سرعت، جهت حرکت و تعداد دور یک جسم متحرک را در اختیار سیستم‌های کنترلی (مانند PLC یا کنترلر منطقی برنامه‌پذیر) قرار می‌دهد.

به زبان ساده: انکودرها چشم سیستم‌های اتوماسیون هستند و بدون آن‌ها امکان کنترل دقیق ماشین‌آلات وجود ندارد.

وظایف اصلی انکودر

• تبدیل حرکت به سیگنال الکتریکی (آنالوگ یا دیجیتال)

• ارائه اطلاعات حرکتی شامل سرعت، موقعیت و جهت

• کنترل و هماهنگی در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی

انواع انکودر (Encoder) :

انکودرها از جهات مختلف به دسته بندی های مختلفی تقسیم می شوند

• از لحاظ نوع ساختمان
  انکودر خطی (Linear encoder)
  انکودر چرخشی و یا دورانی (Rotary encoder)
• از لحاظ عملکرد و ساختمان داخلی
  نوری (Optical encoder)
  مغناطیسی (Magnetic encoder)
  خازنی (Capacitive Encoder)

• از لحاظ نوع خروجی سیگنال
  انکودر نسبی (Relative Encoder): در این تکنیک یک گیرنده و فرستنده ی مادون قرمز در دو طرف کد دیسک قرار میگیرد.
  در این نوع از انکودرها صرفاً موقعیت نسبی جسم چرخنده نسبت به موقعیت اولیه اندازه گیری می شود و نمی توان جهت چرخش را مشخص کرد.
• انکودر افزایشی (Incremental Encoder): در انکودر (Encoder) افزایشی از دو فرستنده و گیرنده مادون قرمز در دو طرف کد دیسک با فاصله مشخص استفاده می شود. بنابراین با چرخشِ چرخ ما، دو پالس خروجی داریم که با یکدیگر اختلاف فاز دارند و براساس آن میتوان جهت چرخش را نیز مشخص نمود.
• انکودر مطلق (Absolute Encoder): در این نوع انکودر (Encoder) از یک صفحه شفاف استفاده می شود که بخش های خاصی از آن سیاه شده اند و از چندین فرستنده-گیرنده استفاده می شود. در هر لحظه تعدادی از این گیرنده ها صفر و برخی یک را نشان میدهد. بدین ترتیب یک عدد باینری میدهد که زاویه بین صفر تا ۳۶۰ درجه را میتوان محاسبه کرد.

انکودرها در انواع یک سیگنال، 2سیگنال، 3سیگنال و 6سیگنال ساخته می شوند.
نوع 6سیگنال آن تشکیل شده از سیگنال های A و B و Z است. سه سیگنال بعدی سیگنال های  متمم  A و B و Z هستند که این سیگنال ها دقیقاً مخالف سیگنال های A و B و Z عمل می کنند. به این ترتیب که وقتی سیگنال  A در سطح منطقی یک قرار دارد، سیگنال متمم  A در سطح  منطقی صفر قرار می گیرد. عملکرد سیگنال های “B و  “Z نیز همانند سیگنال “A است.

کاربرد انکودر (Encoder) چیست؟

انکودر (Encoder) معمولا در سیستمهای اتوماسیون در قسمتی نصب میشوند
که بتوانند از خروجی فیدبک گرفته و برای کنترلر ارسال کنند.
انکودر پارامتر های زیر را برای سیستم کنترلی مشخص کند:

• اندازه گیری سرعت
• اندازه گیری و کنترل موقعیت
• جهت چرخش شفت

شما تصور کنید که قصد کنترل سرعت یک موتور الکتریکی را دارید، اگر شما فرمان های موتور را از یک اینورتر به آن اعمال کنید و سرعت را کم و یا زیاد نمایید توانسته اید تا سرعت موتور را کنترل کنید ولی مشکل اصلی زمانی پیش می آید که شما قصد داشته باشید تا سرعت موتور را روی سرعت خاص به صورت دقیق و ثابت نگه دارید. در این حالت شما نیاز به گرفتن فیدبک از موتور هستید. این سوال پیش می آید که آیا سرعت دقیق موتور همان عددی که شما به آن اعمال کرده اید هست یا نه؟. پس یکی دیگر از کاربرد های Encoder اندازه گیری سرعت موتور ها می باشد.

مواردی پیش می آید که شما می خواهید نوار نقاله مورد نظرتان به اندازه ای مشخص حرکت کند و در آن نقطه توقف کند، که این موضوع یکی از پرکاربردترین نوع استفاده از انکودر (Encoder) در صنعت مخصوصاً در ماشین آلات بسته بندی و پرکن های صنعتی به کار گرفته می شود. برای این کار شما خروجی انکدر را اندازه گیری می کنید و با در نظر گرفتن ضرایب گیربکس و کوپلینگ ها مسافت طی شده را به دست می آورید، این کار به اصطلاح کنترل موقعیت نامیده می شود.

کاربردهای انکودر در صنعت

• کنترل موتورهای الکتریکی (اندازه‌گیری سرعت و موقعیت شفت)

• تجهیزات اتوماسیون صنعتی: نوار نقاله، رباتیک، دستگاه‌های بسته‌بندی

• ماشین‌های CNC: کنترل دقیق حرکت ابزار برش

• سیستم‌های اندازه‌گیری دقیق: فواصل، زوایا و جابجایی

• دستگاه‌های چاپ: کنترل حرکت هد چاپگر

جدول مقایسه انواع انکودر

مزایا و معایب انکودر

مزایا

• دقت بالا در اندازه‌گیری حرکت

• قابلیت اطمینان زیاد در سیستم‌های اتوماسیون

• امکان استفاده در شرایط مختلف (دورانی یا خطی)

• تنوع بالا برای کاربردهای متفاوت

معایب

• حساسیت برخی مدل‌ها (مثلاً نوری) به گردوغبار و آلودگی

• قیمت بالاتر نسبت به سنسورهای ساده‌تر

• نیاز به انتخاب دقیق بر اساس نوع کاربرد

نکات مهم در انتخاب و خرید انکودر

هنگام خرید انکودر باید به موارد زیر توجه کنید:

• نوع حرکت (خطی یا دورانی)

• دقت مورد نیاز (رزولوشن بالا یا متوسط)

• شرایط محیطی (تمیز یا دارای گردوغبار و لرزش)

• قیمت و بودجه

• نوع خروجی (آنالوگ یا دیجیتال)

نمایندگی محصولات دلتا در تهران

پرسش‌های متداول (FAQ) انکودر

۱. تفاوت انکودر افزایشی و مطلق چیست؟

• انکودر افزایشی فقط تغییرات موقعیت را نشان می‌دهد، اما انکودر مطلق موقعیت دقیق را در هر لحظه مشخص می‌کند.

۲. کدام نوع انکودر برای CNC مناسب‌تر است؟

• انکودر خطی و مطلق به دلیل دقت بالا، بهترین گزینه برای CNC هستند.

۳. آیا انکودرها نیاز به نگهداری دارند؟

• بله، مخصوصاً انکودرهای نوری که باید در برابر گردوغبار محافظت شوند.

۴. انکودر نوری بهتر است یا مغناطیسی؟

• انکودر نوری دقت بالاتری دارد، اما انکودر مغناطیسی در محیط‌های صنعتی آلوده و پر گردوغبار عملکرد بهتری نشان می‌دهد.